Costos de mantenimientos por cada 100 MW de energía solar FV Validación metodológica Descripción estudio

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1 Tabla de Contenidos 1. Introducción Motivación Alcances Objetivos generales Objetivos específicos Estructura general Estado del arte Contexto mundial ERNC en el mundo ERNC en Chile Variabilidad en las ERNC Ciclaje Ciclaje en el mundo Ciclaje en Chile Sistema eléctrico chileno SIC SING Metodología Descripción general Estudios a realizar Partidas Horas de operación Razón de ciclaje Seguimientos de carga HEO CVNC Costos asociados a mantenimientos CVNC por cada 100 MW de energía solar FV v

2 Costos de mantenimientos por cada 100 MW de energía solar FV Validación metodológica Descripción estudio Grupos de estudio Unidades de carbón Unidades de ciclo combinado Grupos de escenarios Consideraciones Caso de estudio y discusión Unidades de carbón Partidas Horas de operación Unidades de ciclo combinado Partidas Escenarios pre interconexión Escenarios post interconexión Escenarios interconexión Escenarios solares Horas de operación Escenarios pre interconexión Escenarios post interconexión Escenarios interconexión Escenarios solares Razón de ciclaje Escenarios pre interconexión Escenarios post interconexión Escenarios interconexión Escenarios solares Seguimientos de carga Escenarios pre interconexión Escenarios post interconexión Escenarios interconexión vi

3 Escenarios solares HEO Escenarios pre interconexión Escenarios post interconexión Escenarios interconexión Escenarios solares CVNC Escenarios pre interconexión Escenarios post interconexión Escenarios interconexión Escenarios solares CVNC por cada 100 MW FV Sensibilidad respecto al N de partidas Sensibilidad respecto a horas de operación Sensibilidad respecto a seguimientos de carga Costos de mantenimientos por cada 100 MW FV Sensibilidad respecto al N de partidas Sensibilidad respecto a horas de operación Sensibilidad respecto a seguimientos de carga Conclusiones y trabajo futuro Conclusiones Trabajo futuro Bibliografía vii

4 Índice de Figuras Figura 2.1: PIB per cápita vs Consumo energético per cápita. Elaboración propia, fuente: Banco mundial [2] Figura 2.2: Consumo energético mundial [TWh]. Elaboración propia, fuente: Base de datos BP [3]... 6 Figura 2.3: Consumo energético mundial por tecnología de procedencia Elaboración propia, fuente: Base de datos BP [3]... 6 Figura 2.4: Emisiones globales de CO2 (Sector eléctrico). Elaboración propia, fuente: Base de datos BP [3]... 7 Figura 2.5: Capacidad instalada en el mundo E. Solar y E. Eólica Elaboración propia, fuente: Base de datos BP [3]... 9 Figura 2.6: influencia de E. Solar FV y E. Eólica en consumo de ERNC por fuente primaria de producción. Elaboración propia, fuente: Base de datos BP [3]... 9 Figura 2.7: Participación ERNC por tecnología sistema eléctrico chileno (31/12/2014). Elaboración propia, fuente: CER [9] Figura 2.8: Estado de proyectos ERNC, sistema eléctrico chileno a 31/12/2014. Elaboración propia, fuente: CER [9] Figura 2.9: Operación real central eólica El Arrayán. Elaboración propia, fuente: CDEC-SIC [11] Figura 2.10: Operación real central eólica El Arrayán. Elaboración propia, fuente: CDEC-SIC [11] Figura 2.11: Seguimiento de carga, encendido en caliente, tibio y frío. Elaboración propia, fuente: Intertek [13] Figura 2.12: Contraste entre parámetro EHS y visión de GE para análisis de efecto de ciclaje y recomendaciones de inspección de las unidades. Fuente: GE [15] Figura 2.13: Composición del sector eléctrico chileno. Fuente: Systep [22] Figura 2.14: Energía mensual generada en el SIC por tecnología. Fuente: Reporte SYSTEP Operación del SIC (Marzo 2015) [24] Figura 2.15: Energía mensual generada en el SING por tecnología. Fuente: Reporte SYSTEP Operación del SING (Marzo 2015) [25] Figura 3.1: Esquemático metodología utilizada Figura 3.2: Metodología simulaciones AMEBA Figura 3.3: Esquemático fenómeno a analizar por grupo de escenarios Figura 5.1: N de partidas totales grupo unidades de carbón Figura 5.2: Horas de operación totales grupo unidades de carbón Figura 5.3: N partidas por escenario, grupo de unidades de ciclo combinado Figura 5.4: Horas de operación totales grupo unidades de ciclo combinado Figura 5.5: Razón de ciclaje grupo unidades de ciclo combinado Figura 5.6: Seguimientos de carga grupo unidades de ciclo combinado Figura 5.7: Resultados HEO Figura 5.8: Resultados HEO escenarios solares Figura 5.9: Resultados CVNC Figura 5.10: Resultados CVNC escenarios solares viii

5 Figura 5.11: Aumento en CVNC por cada 100 MW de energía solar FV inyectados por sobre E4 (CNE 2025). Sensibilidad respecto al número de partidas Figura 5.12: Aumento en CVNC por cada 100 MW de energía solar FV inyectados por sobre E4 (CNE 2025). Sensibilidad respecto a horas de operación Figura 5.13: Aumento en CVNC por cada 100 MW de energía solar FV inyectados por sobre E4 (CNE 2025). Sensibilidad respecto a seguimientos de carga Figura 5.14: Δ CM por cada 100 MW de energía solar FV inyectados por sobre E4 (CNE 2025). Sensibilidad respecto al número de partidas Figura 5.15: Δ CM por cada 100 MW de energía solar FV inyectados por sobre E4 (CNE 2025). Sensibilidad respecto a horas de operación Figura 5.16: Δ CM por cada 100 MW de energía solar FV inyectados por sobre E4 (CNE 2025). Sensibilidad respecto a seguimientos de carga ix

6 Índice de Tablas Tabla 2.1: Porcentaje de obligación por año según Ley Fuente: Ley [7] Tabla 2.2: Porcentaje de obligación por año según Ley Fuente: Ley [8] Tabla 2.3: Estado proyectos ERNC sistema eléctrico chileno al 31/12/2014. Fuente: CER [9] Tabla 2.4: Composición sector eléctrico chileno. Fuente: [5] Tabla 3.1: Resumen % de participación ERNC por escenario Tabla 3.2: Casos sensibilidad HEO respecto al número de partidas Tabla 3.3: Casos sensibilidad HEO respecto a horas de operación Tabla 3.4: Casos sensibilidad HEO respecto a seguimientos de carga Tabla 4.1: Detalle unidades consideradas en el grupo de unidades de carbón Tabla 4.2: Detalle unidades consideradas en el grupo de unidades de ciclo combinado Tabla 4.3: Unidades de ciclo combinado consideradas en escenarios pre interconexión (E1, E2 y E3) Tabla 4.4: Unidades de ciclo combinado consideradas en escenarios pre interconexión (solo E2 y E3) Tabla 4.5: Unidades de ciclo combinado consideradas en escenarios post interconexión Tabla 4.6: Unidades de ciclo combinado consideradas en escenarios interconexión Tabla 4.7: Unidades de ciclo combinado consideradas en escenarios solares Tabla 4.8: Unidades consideradas para cada escenario en el cálculo de seguimientos de carga Tabla 5.1: N Partidas globales unidades de carbón Tabla 5.2: Horas de operación por unidad, escenarios Tabla 5.3: Horas de operación por unidad, escenarios Tabla 5.4: N Partidas globales unidades de ciclo combinado Tabla 5.5: Horas de operación generales unidades de ciclo combinado, escenarios Tabla 5.6: Horas de operación generales unidades de ciclo combinado, escenarios Tabla 5.7: Detalle seguimientos de carga por escenario Tabla 5.8: Sobrecosto operacional por cada 100 MW FV por casos. Sensibilidad respecto al N de partidas Tabla 5.9: Sobrecosto operacional por cada 100 MW FV por casos. Sensibilidad respecto a horas de operación Tabla 5.10: Sobrecosto operacional por cada 100 MW FV por casos. Sensibilidad respecto a seguimientos de carga Tabla 5.11: Δ CM / 100 MW FV por casos. Sensibilidad respecto al N de partidas Tabla 5.12: Δ CM por cada 100 MW FV por casos. Sensibilidad respecto a horas de operación Tabla 5.13: Δ CM por cada 100 MW FV por casos. Sensibilidad respecto a seguimientos de carga x

7 Acrónimos ERNC FV CVNC SIC SING PIB CSP RCA EOH HEO EPRI NREL CDEC-SING Energías Renovables No Convencionales Fotovoltaica Costos variables no combustibles Sistema Interconectado Central Sistema Interconectado del Norte Grande Producto Interno Bruto Concentrated Solar Power o Concentración solar de potencia. Resolución de calidad ambiental Equivalent Operation Hours Horas Equivalentes de Operación Electric Power Research Instritute National Renewable Energy Laboratory Centro de Despacho Económico de Carga Sistema Interconectado del Norte Grande CDEC-SIC Centro de Despacho Económico de Carga Sistema Interconectado Central CNE CE-FCFM Comisión Nacional de Energía Centro de Energía Facultad de ciencias físicas y matemáticas xi